Trends in Plant Science | 裂解性多糖单加氧酶（LPMO）是否有助于病原菌攻击植物？

在农作物中引起毁灭性疾病的主要病原真菌包含多种AA9 LPMO，它们可能是关键的致病因素。AA9基因在病原菌入侵期间以及从生物营养阶段向坏死营养阶段的转变过程中显著上调，提示其在起始和疾病进展中的作用。LPMO是涉及多糖解聚的新型酶，多糖通常具有水解酶和裂解酶的生物学功能。对LPMO或简单的PMO的兴趣最初源于这些酶刺激纤维素水解的能力，纤维素是植物生物质中丰富的顽强多糖。LPMO的前两个家族是真菌和纤维素分解酶家族，主要是细菌和壳多糖分解酶家族。早在2011年就提出了GH61酶在Pyrenochaetalycopersici中的假定作用，Pyrenochaeta lycopersici是一种入侵宿主过程中攻击番茄根系的半营养型子囊菌，但没有进一步研究。仅在最近几年，才在真菌和卵菌病原菌中发现了另外的LPMO家族，这有力地表明了LPMO可能参与了生物质降解和入侵植物的生物过程。

近日，权威期刊Trends in Plant Science发表了美国俄克拉荷马州立大学Andrew J. Mort教授课题组的综述论文，题为Do Lytic Polysaccharide Monooxygenases Aid in Plant Pathogenesis and Herbivory?，本综述旨在从植物防御的角度全面概述不同的LPMO家族的潜在作用，以及它们在制定新的策略以实现对植物病原菌和虫害的保护方面的多重意义。

裂解性多糖单加氧酶（LPMO）是铜依赖性酶，主要存在于真菌，细菌和病毒中，负责植物的感染和降解过程。自从10年前被发现以来，在了解这些酶在生物质转化中的主要作用方面已经取得了重大进展。最近在真菌和卵菌纲（AA16）以及昆虫（AA15）中发现了其他LPMO家族，结果强烈表明LPMO可能还参与了其它生物过程，例如克服植物防御。

植物细胞壁是病原菌入侵宿主细胞之前遇到的第一个防御结构。为了获得成功，病原菌必须找到一种打破这种动态障碍以进入细胞的方法。植物细胞壁主要由多糖以及蛋白质和酚类化合物组成，分为两个不同的层：初级和次级细胞壁。第一层主要由纤维素，半纤维素和果胶组成，而第二层除少量果胶外还包含纤维素，半纤维素和木质素。显然，纤维素是细胞壁中常见和丰富的成分，成为入侵病原菌降解的目标，从而促进其渗透并产生葡萄糖作为食物来源。但是，难降解的纤维素微纤维（包括β-1,4-葡聚糖链的葡萄糖均聚物）的解聚由于其晶体性质而成为主要难题。带有氧化裂解活性的酶LPMO的独特作用是攻击纤维素的晶体区域（图1）。病原性真菌分泌的LPMO与其他CAZymes协同作用，被认为具有增强作用，因为它们能够在纤维素的结晶部分产生新的链端，从而更容易解聚。

图1.植物与生物相互作用中的裂解性多糖单加氧酶（LPMO）

图2.致病性真菌和卵菌中的AA16裂解性多糖单加氧酶（LPMO）

图3.害虫中的AA15裂解性多糖单加氧酶（LPMO）

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